Что такое EVM (виртуальная машина Ethereum) в блокчейне?

Что такое Ethereum Virtual Machine?

ЭВМ — этовиртуальная машина, которая обеспечивает выполнение смарт-контрактов и децентрализованных приложений (dapp) в сети Ethereum. EVM выполняет код смарт-контрактов так, как это было бы сделано на собственном компьютере, но в децентрализованной и безопасной блокчейн-среде.

Создателем EVM является Виталик Бутерин, сооснователь Ethereum. Он предложил концепцию Ethereum как платформы для выполнения смарт-контрактов в 2013 году. Вместе с командой разработчиков, включая Гэвина Вуда, который создал язык Solidity, они разработали EVM как основу для программируемого блокчейна.

Для чего нужна Ethereum Virtual Machine?

EVM обеспечивает стандартизированную среду, где код смарт-контрактов интерпретируется и выполняется на каждом узле сети, гарантируя одинаковый результат по всему блокчейну. Благодаря EVM разработчики могут создавать и запускать сложные приложения, такие как DeFi протоколы, NFT-платформы и децентрализованные биржи, без необходимости строить инфраструктуру с нуля.

EVM также отвечает за безопасность и управление ресурсами сети. Она изолирует выполнение кода, предотвращая влияние ошибок или вредоносных программ на основной блокчейн. Кроме того, механизм газа в EVM измеряет затраты вычислительных операций и предотвращает перегрузку сети, что делает её надёжной и устойчивой для работы в децентрализованной среде.

Как работает EVM?

Ethereum Virtual Machine функционирует как изолированная среда выполнения кода, предназначенная для обработки смарт-контрактов. Когда пользователь отправляет транзакцию в блокчейн Ethereum, она попадает в очередь, где её обрабатывают майнеры (или валидаторы, в зависимости от алгоритма консенсуса). Затем EVM интерпретирует транзакцию, используя байт-код смарт-контракта, который выполняется в последовательной, детерминированной манере. Этот процесс гарантирует, что все ноды сети получают одинаковый результат, что критично для децентрализации.

Роль «газа» в EVM

Газ (gwei) в Ethereum — это внутренняя единица, используемая для оплаты операций, выполняемых в EVM. Один gwei равен 0,000000001 ETH. Его можно сравнить с ценой за доставку посылки: чем сложнее и длиннее маршрут, тем дороже обойдется доставка.

Лимит газа для каждой транзакции в Ethereum зависит от сложности операции и текущей загруженности сети. При высокой активности пользователей стоимость обработки транзакций увеличивается. Если выставленного лимита газа недостаточно для выполнения сложной операции, EVM прерывает её выполнение, и транзакция не записывается в блокчейн.

Механизм газа предотвращает возможность запуска бесконечно сложных вычислений, которые могли бы перегрузить сеть. Таким образом, газ не только оплачивает работу EVM, но и служит важным инструментом защиты блокчейна от злоумышленников и атак.

EVM-совместимые блокчейны

Ethereum Virtual Machine имеет свои ограничения, включая высокую стоимость хранения данных, низкую масштабируемость, увеличение цены газа при перегрузках сети Ethereum и определённые ограничения в программировании смарт-контрактов. Эти недостатки создают сложности для пользователей и разработчиков, особенно в условиях растущего спроса на децентрализованные приложения.

Решением этих проблем стали EVM-совместимые блокчейны, которые используют аналогичную среду для выполнения кода, но предлагают более низкие комиссии за счёт внедрения масштабируемых технологий. Это позволяет разработчикам переносить свои приложения из экосистемы Ethereum в более масштабируемые сети без необходимости переписывать смарт-контракты.

Одним из таких решений являются сайдчейны — независимые блокчейны с собственным алгоритмом консенсуса и параметрами, которые поддерживают EVM. Криптовалюта сетей: Polygon PoS, Gnosis Chain и Loom Network.

Другой подход — это решения второго уровня (Layer 2). Например, платформа Optimism использует протокол Optimistic Rollups: смарт-контракты обрабатываются EVM, а вычисления и состояние контрактов сохраняются в отдельной виртуальной машине Optimistic Virtual Machine. Эти технологии значительно повышают эффективность и снижают стоимость транзакций.

Примеры использования EVM

Ethereum Virtual Machine открывает широкие возможности для различных инноваций в блокчейн-индустрии. Вот что предлагает технология:

• Токены стандарта ERC-20 и ERC-721: разработка криптовалют и NFT для различных проектов.
• Запуск децентрализованных бирж (DEX): платформы, такие как WhiteSwap используют EVM для автоматизации торговых операций. Кроме того, WhiteSwap интегрирован с Whitechain, EVM-совместимой блокчейн-платформой, что расширяет возможности и функциональность биржи.
• Управление децентрализованными автономными организациями (DAO): голосование и принятие решений с помощью смарт-контрактов.
• Протоколы DeFi-кредитования: проекты, такие как Aave и Compound, используют EVM для управления депозитами, займами и процентными ставками.
• Разработка игр на основе блокчейна: создание игровых активов и токенов, которые можно обменивать или продавать.
• Интеграция решений второго уровня (Layer 2): масштабируемые платформы, такие как Arbitrum и Optimism, используют EVM для взаимодействия с сетью Ethereum.
• Платформы для управления NFT: использование смарт-контрактов для выпуска, продажи и отслеживания невзаимозаменяемых токенов.

Стоит отметить, что не один лишь Ethereum использует EVM:

• Ethereum Classic: блокчейн для создания и выполнения смарт-контрактов, работающий на алгоритме консенсуса Proof-of-Work.

• Fantom: сеть смарт-контрактов на основе направленного ациклического графа (DAG), полностью совместимая с EVM.
• Polygon: экосистема протоколов и блокчейнов, построенная на базе Ethereum для масштабируемости и интеграции dapp.
• VeChain: блокчейн-платформа, использующая механизм консенсуса Proof-of-Authority для повышения эффективности и безопасности

Преимущества и недостатки EVM

Будущее EVM

Будущее EVM связано с её дальнейшим развитием и оптимизацией в рамках масштабируемых решений, таких как Ethereum 2.0 и Layer 2 (Optimism, Arbitrum). Ожидается улучшение производительности, снижение затрат на транзакции и усиление безопасности. Также планируется расширение интеграции с мультичейновыми экосистемами, что сделает EVM ещё более универсальной платформой для создания и управления децентрализованными приложениями в Web3.

В июле 2022 года Виталик Бутерин раскрыл стратегию постепенной эволюции блокчейна Ethereum. Одним из ключевых шагов в этом плане станет замена Ethereum Virtual Machine на более современную виртуальную машину — Ethereum WebAssembly (eWASM).

Заключение

EVM — это не просто технологическая инновация, а фундаментальная платформа, на которой строится экосистема смарт-контрактов и децентрализованных приложений. Понимание EVM открывает доступ к новым возможностям в мире блокчейнов, обеспечивая универсальность и гибкость взаимодействия между различными сетями. Освоив эту технологию, вы сможете лучше понять, как работают ключевые элементы Web3 и как использовать их для создания решений завтрашнего дня.